物理选修1-1鲁科版33洛伦兹力的应用ppt课件
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加有偏转磁场，其方向、 强弱都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就不断来 回移动(扫描)．电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做一 场，电视机中每秒要进行 50 场扫描，所以我们感到整个荧光 屏都在发光．
二、磁流体发电机的工作原理 磁流体发电就是利用等离子体来发电．石油、煤、可燃气体燃 烧时产生高温等离子导电气体，气体中含有正离子、电子和未 经电离的中性粒子，正、负电荷的密度几乎相等，从整体来看 呈电中性，这种高度电离的气体称为等离子体，也有人称它为 “物质的第四态”．
图3-3-1
三、磁偏转与回旋加速器
主要构造：两个 D形盒 ，两个大型电磁铁．
工作原理(如图 3-3-2 所示) (1)磁场作用：带电粒子 垂直 磁场方向射入磁场时，只在洛伦 兹力作用下做 匀速圆周运动．
(2)交变电压的作用：在两 D 形盒狭缝间产 生周期性变化的 电场 ，使带电粒子每经过
一次狭缝加速一次．
图 3-3-6
(1)如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的 A 点，偏转磁场应该沿什么方向？ (2)如果要使电子束打在 B 点，磁场应该沿什么方向？ 解析 由左手定则，(1)中偏转磁场应该垂直于纸面向外；(2) 中偏转磁场应该垂直于纸面向里． 答案 见解析
回旋加速器
【典例 2】1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其
图3-3-4
三、回旋加速器的工作原理
回旋加速器的工作原理如图 3-3-5 所示．放在 A0 处的粒子源发出一
个带正电的粒子，它以某一速度 v0 垂直进入匀强磁场中，在磁场
中做匀速圆周运动．经过半个周期，当它沿着半圆弧
到
达 A1 时，我们在 A1A1′处设置一个向上的电场，使
图3-3-5
这个带电粒子在 A1A1′处受到一次电场的加速，速率由 v0 增 加到 v1，然后粒子以速率 v1 在磁场中做匀速圆周运动．我们知 道，粒子的轨道半径跟它的速率成正比，因而粒子将沿着半径 增大了的圆周运动．又经过半个周期，当它沿着半圆弧
磁流体发电机
【典例 3】 目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发
电机，如图 3-3-8 所示表示它的发电原理：将一束等离子体(即
高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整
体来说呈中性)沿如图所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属
板 A、B，这时两块金属板上就聚集点电荷，在磁极配置如图
(3)交变电压的周期(或频率)：与带电粒子 在磁场中做圆周运动的周期(或频率)相同 ．
图3-3-2
用途：加速器是使带电粒子获得高能量的装置，是科学家探 究物质奥秘的有力工具．
一、显像管的工作原理 磁偏转
由于受洛伦兹力的作用，电子束能在磁场中发生偏转，叫做磁 偏转． 电子束磁偏转是电视机显像管工作的基本原理之一．
中所示情况下，下列说法正确的是( )
A．A 板带正电
B．有电流从 b 经用电器流向 a C．金属板 A、B 间的电场方向向上
图3-3-8
D．等离子体发生偏移的原因是所受洛伦兹力不等于电场力
解析 由左手定则可断断 B 板聚集正离子，A 板聚集负离子．因 此回路中电流的方向为 b－R－a，B 正确，A、B 板间形成电场 的方向向上，故 C 正确． 答案 BC
到达 A2′时，我们在 A2′A2 处设置一个向下的 电场，使粒子又一次受到电场的加速，速率增加到 v2，如此继 续下去，每当粒子运动到电场时，使粒子受到电场的加速，那 么，粒子将沿着图示的螺线 A0A1A1′A2′A2……回旋下去，速 率将一步一步地增大．
显像管的工作原理 【典例 1】 如图 3-3-6 所示，没有磁场时电子束打在荧光屏正 中的 O 点．为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏 转磁场．
原理如图 3-3-7 所示，这台加速器由两个铜质 D 形盒 D1、D2
构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )
A．离子由加速器的中心附近进入加速器
B．离子由加速器的边缘进入加速器
C．离子从磁场中获得能量 D．离子从电场中获得能量
图3-3-7
解析 离子由加速器的中心附近进入加速器，从电场中获取能 量，最后从加速器边缘离开加速器，选项 A、D 正确． 答案 AD
磁偏转 1．回旋加速器的工作原理是利用________加速，利用________ 偏转．回旋加速器的基本用途是________． 答案 电场 磁场 获得高能量的粒子
磁流体发电机原理示意图如图 3-3-4 所示，A，B 为平行金属板， 板间有垂直方向的匀强磁场．让等离子气体沿平行板高速射 入，在洛伦兹力作用下，正、负离子将向 B、A 板偏转，在两 板间产生了电势差，形成了电场，当离子受到的电场力等于洛 伦兹力时，离子不再偏转，两极板间形成稳定的电势差 U，设 离子的速度为 v，带电荷量为 q，磁感应强度为 B，板间距离为 d，由 F 电＝F 洛得 qE＝qvB，即 qUd ＝qvB，故 U＝Bdv.
显像管工作原理 (1)显像管工作原理示意如图 3-3-3 所示
图3-3-3
(2)加速：显像管中有一个阴极，用低压电源加热时放出电子， 经高电压加速后电子束打在荧光屏上，荧光屏就能发光．但一 细束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，而实际上整个荧光 屏发光，这是由磁场作用于电子束的结果． (3)偏转：①使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的，叫做偏 转线圈．
第 3 节 洛伦兹力的应用
1．了解电子束的磁偏转原理． 2．了解显像管、磁流体发电机和回旋加速器的原理．
一、磁偏转与显像管 构造：电子枪和荧光屏两部分． 原理
(1)显像管包括 水平 和 竖直 两个磁偏转线圈，当电子束通过时 将受到洛伦兹力的作用，实现电子束的水平和竖直偏转． (2)用包含图像信息的交变电流控制磁偏转线圈，电子束打到屏 幕上的位置反映的就是图像的信息，屏幕上展现的也就是拍摄 时的图像．
二、磁偏转与磁流体发电机 目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如右 图所示表示它的发电原理：将一束等 离子体 (即高温下电离的 气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性) 喷射入磁场，磁场中有两块金属板 A、B，由左手定则，正电 粒子向 B板偏转 ，负电粒子向 A板偏转 ，金属板上就聚集 电荷，产生上负下压下下的电压
二、磁流体发电机的工作原理 磁流体发电就是利用等离子体来发电．石油、煤、可燃气体燃 烧时产生高温等离子导电气体，气体中含有正离子、电子和未 经电离的中性粒子，正、负电荷的密度几乎相等，从整体来看 呈电中性，这种高度电离的气体称为等离子体，也有人称它为 “物质的第四态”．
图3-3-1
三、磁偏转与回旋加速器
主要构造：两个 D形盒 ，两个大型电磁铁．
工作原理(如图 3-3-2 所示) (1)磁场作用：带电粒子 垂直 磁场方向射入磁场时，只在洛伦 兹力作用下做 匀速圆周运动．
(2)交变电压的作用：在两 D 形盒狭缝间产 生周期性变化的 电场 ，使带电粒子每经过
一次狭缝加速一次．
图 3-3-6
(1)如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的 A 点，偏转磁场应该沿什么方向？ (2)如果要使电子束打在 B 点，磁场应该沿什么方向？ 解析 由左手定则，(1)中偏转磁场应该垂直于纸面向外；(2) 中偏转磁场应该垂直于纸面向里． 答案 见解析
回旋加速器
【典例 2】1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其
图3-3-4
三、回旋加速器的工作原理
回旋加速器的工作原理如图 3-3-5 所示．放在 A0 处的粒子源发出一
个带正电的粒子，它以某一速度 v0 垂直进入匀强磁场中，在磁场
中做匀速圆周运动．经过半个周期，当它沿着半圆弧
到
达 A1 时，我们在 A1A1′处设置一个向上的电场，使
图3-3-5
这个带电粒子在 A1A1′处受到一次电场的加速，速率由 v0 增 加到 v1，然后粒子以速率 v1 在磁场中做匀速圆周运动．我们知 道，粒子的轨道半径跟它的速率成正比，因而粒子将沿着半径 增大了的圆周运动．又经过半个周期，当它沿着半圆弧
磁流体发电机
【典例 3】 目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发
电机，如图 3-3-8 所示表示它的发电原理：将一束等离子体(即
高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整
体来说呈中性)沿如图所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属
板 A、B，这时两块金属板上就聚集点电荷，在磁极配置如图
(3)交变电压的周期(或频率)：与带电粒子 在磁场中做圆周运动的周期(或频率)相同 ．
图3-3-2
用途：加速器是使带电粒子获得高能量的装置，是科学家探 究物质奥秘的有力工具．
一、显像管的工作原理 磁偏转
由于受洛伦兹力的作用，电子束能在磁场中发生偏转，叫做磁 偏转． 电子束磁偏转是电视机显像管工作的基本原理之一．
中所示情况下，下列说法正确的是( )
A．A 板带正电
B．有电流从 b 经用电器流向 a C．金属板 A、B 间的电场方向向上
图3-3-8
D．等离子体发生偏移的原因是所受洛伦兹力不等于电场力
解析 由左手定则可断断 B 板聚集正离子，A 板聚集负离子．因 此回路中电流的方向为 b－R－a，B 正确，A、B 板间形成电场 的方向向上，故 C 正确． 答案 BC
到达 A2′时，我们在 A2′A2 处设置一个向下的 电场，使粒子又一次受到电场的加速，速率增加到 v2，如此继 续下去，每当粒子运动到电场时，使粒子受到电场的加速，那 么，粒子将沿着图示的螺线 A0A1A1′A2′A2……回旋下去，速 率将一步一步地增大．
显像管的工作原理 【典例 1】 如图 3-3-6 所示，没有磁场时电子束打在荧光屏正 中的 O 点．为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏 转磁场．
原理如图 3-3-7 所示，这台加速器由两个铜质 D 形盒 D1、D2
构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )
A．离子由加速器的中心附近进入加速器
B．离子由加速器的边缘进入加速器
C．离子从磁场中获得能量 D．离子从电场中获得能量
图3-3-7
解析 离子由加速器的中心附近进入加速器，从电场中获取能 量，最后从加速器边缘离开加速器，选项 A、D 正确． 答案 AD
磁偏转 1．回旋加速器的工作原理是利用________加速，利用________ 偏转．回旋加速器的基本用途是________． 答案 电场 磁场 获得高能量的粒子
磁流体发电机原理示意图如图 3-3-4 所示，A，B 为平行金属板， 板间有垂直方向的匀强磁场．让等离子气体沿平行板高速射 入，在洛伦兹力作用下，正、负离子将向 B、A 板偏转，在两 板间产生了电势差，形成了电场，当离子受到的电场力等于洛 伦兹力时，离子不再偏转，两极板间形成稳定的电势差 U，设 离子的速度为 v，带电荷量为 q，磁感应强度为 B，板间距离为 d，由 F 电＝F 洛得 qE＝qvB，即 qUd ＝qvB，故 U＝Bdv.
显像管工作原理 (1)显像管工作原理示意如图 3-3-3 所示
图3-3-3
(2)加速：显像管中有一个阴极，用低压电源加热时放出电子， 经高电压加速后电子束打在荧光屏上，荧光屏就能发光．但一 细束电子打在荧光屏上只能使一个点发光，而实际上整个荧光 屏发光，这是由磁场作用于电子束的结果． (3)偏转：①使电子束偏转的磁场是由两对线圈产生的，叫做偏 转线圈．
第 3 节 洛伦兹力的应用
1．了解电子束的磁偏转原理． 2．了解显像管、磁流体发电机和回旋加速器的原理．
一、磁偏转与显像管 构造：电子枪和荧光屏两部分． 原理
(1)显像管包括 水平 和 竖直 两个磁偏转线圈，当电子束通过时 将受到洛伦兹力的作用，实现电子束的水平和竖直偏转． (2)用包含图像信息的交变电流控制磁偏转线圈，电子束打到屏 幕上的位置反映的就是图像的信息，屏幕上展现的也就是拍摄 时的图像．
二、磁偏转与磁流体发电机 目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如右 图所示表示它的发电原理：将一束等 离子体 (即高温下电离的 气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性) 喷射入磁场，磁场中有两块金属板 A、B，由左手定则，正电 粒子向 B板偏转 ，负电粒子向 A板偏转 ，金属板上就聚集 电荷，产生上负下压下下的电压